循環(huán)水中鋅離子穩定性的研究

第24卷第1期工業(yè)水處理004年1月Industrial Water TreatmentJan.2004循環(huán)水中鋅離子穩定性的研究秦會(huì )敏,酈和生,成敏,閣巖,李春麗,胡艷華(中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司研究院,北京102500)摘要]研究了循環(huán)水中鋅離子的穩定性討論了磺酸鹽共聚物和水質(zhì)因素對鋅離子穩定性的影響。結果表明隨著(zhù)磺酸鹽共聚物F322濃度的增大,循環(huán)水中鋅離子的穩定性增強;三價(jià)鐵離子鈣離子濃度和堿度的增加都會(huì )降低鋅離子的穩定性;正磷在低濃度時(shí)可增強其穩定性;pH值對鋅離子穩定性影響很大,但加人藥劑后影響比較小。關(guān)鍵詞]鋅離子;穩定性;循環(huán)水[中圖分類(lèi)號TU9927;TQ0854[文獻標識碼]A[文章編號]1005-829X(2004)01-0041-03Study of the stability of zinc ion in circulating water systemQin Huimin, Li Hesheng, Cheng Min, Yan Yan, Li Chunli, Hu Yanhua(Research Institute of Beijing Yanshan Subcompany, China of Petroleum& Chemicals Co, LtdBeijing 102500, China)Abstract: The stability of zinc ion in the circulating water is disclosed. The effect of copolymer ZF322 and the qualityof circulating water on zinc ion is studied at lab. The experiment result shows that the stability of zinc ion gets higherwith more ZF322 and there is critical value effect. The presence of Fe, Ca"and alkalinity can decrease the stabilityof zinc ion. The stability is enhanced by phosphate with low concentration. pH value has more effect on the stabilityof zinc ion and has less effect after adding the chemicalKey words: zinc ion; stability circulating water在循環(huán)水系統中,鋅鹽是最常用的陰極型緩蝕散劑時(shí)鋅離子的穩定性,同時(shí)也研究了水質(zhì)條件對劑,起作用的是鋅離子。鋅離子在陰極部位,由于pH鋅離子穩定性的影響。的升高,能迅速地形成氫氧化鋅沉積在陰極表面起實(shí)驗部分到保護膜的作用。鋅鹽的成膜比較迅速,但是這種膜1.1實(shí)驗方法不耐久,因此,鋅鹽是一種安全但低效的緩蝕劑,不根據實(shí)驗目的,選用蒸餾水配水,加入相應的阻宜單獨使用,但和其他緩蝕阻垢劑復配使用時(shí),可以垢分散劑、鈣離子、堿度和Zn2,在80℃條件下恒溫取得很好的緩蝕效果。因為鋅鹽能加速這些緩蝕劑10h后,分析測定水溶液中可溶性鋅離子、鈣離子濃的成膜作用、同時(shí)又能保持這些緩蝕劑所形成的膜度和堿度,以測定鋅離子的穩定性。的耐久性我們采用EDTA滴定法測定實(shí)驗后溶液中可溶目前,鋅鹽在兩類(lèi)水質(zhì)中應用較為普遍,一類(lèi)是性鋅離子的濃度,再按照下式計算鋅離子的穩定率:高鈣高堿水質(zhì)提高濃縮倍數時(shí)多采用調pH工藝穩定率:C2-CoH值一般控制在75-85;另一類(lèi)是低硬水質(zhì),濃縮時(shí)一般采用自然pH運行,pH值控制在85-9。。式中C實(shí)驗后溶液中可溶性鋅離子的質(zhì)量濃配方中鋅鹽和有機磷或共聚物復合起緩蝕作用,普度,mg/L;遍認為,當pH>80時(shí),鋅鹽易產(chǎn)生氫氧化鋅沉淀C——實(shí)驗前溶液中可溶性鋅離子的質(zhì)量濃為了保證配方的緩蝕性能,目前已經(jīng)研制出多種性度,mgL;能優(yōu)異的共聚物阻垢分散劑,可以使含鋅水處理劑C空白實(shí)驗后溶液中可溶性鋅離子的質(zhì)在高pH下運行。量濃度ma/實(shí)驗研究了循環(huán)水中加入磺酸鹽共聚物阻垢分中國煤化工生產(chǎn)部發(fā)展部(冷CNMHG試驗研究工業(yè)水處理2004-01,24(1)卻水分析和試驗方法》中的113,403進(jìn)行。的影響比較明顯,在鈣離子質(zhì)量濃度為50mg/L時(shí),1.2實(shí)驗藥劑鋅離子的穩定率有一個(gè)變突,急速下降,而當濃度增市售磺酸鹽共聚物ZF322,質(zhì)量分數30%;磷酸大到200mg/L以后,下降的趨勢幾乎停止。氫鈉,分析純;六水合三氯化鐵,分析純222堿度對Zn2穩定性的影響2結果和討論因為水質(zhì)的不同,循環(huán)冷卻水的堿度也存在著(zhù)2.1磺酸鹽共聚物濃度對鋅離子穩定率的影響較大的不同,因此,有必要考慮堿度對鋅離子穩定性選用較為普遍應用的磺酸鹽共聚物穩定鋅離的影響子,其濃度對鋅離子穩定率影響見(jiàn)圖1。由圖3可知,堿度對鋅離子穩定性的影響是個(gè)漸變的過(guò)程,不存在突變的現象,Zn2穩定率由堿度為0時(shí)的89%左右逐漸下降到堿度為900mgL時(shí)的50%。F322質(zhì)量濃度(mngL實(shí)驗條件:Ca→質(zhì)量濃度為250mg/L,堿度為250mg/L,Zn2質(zhì)量濃度為5mg/L,pH為90,其中Ca2、堿度均以CaCO3計,以下阿00200300400500600700800900圖1加入阻垢分散劑時(shí)鋅離子的穩定率堿度mng·L)由圖1可見(jiàn),加入磺酸鹽共聚物ZF322后,鋅實(shí)驗條件:Ca2質(zhì)量濃度為250mg/L,Zn2質(zhì)量濃度為5mg1L離子的穩定率隨著(zhù)共聚物濃度的增加而增大,而且2322質(zhì)量濃度為30mL,pH為90具有溶限效應?；撬猁}共聚物是陰離子型共聚物,產(chǎn)圖3堿度對鋅離子穗定性的影響生的鋅離子可以與共聚物陰離子基團生成整合物,2.23鈣加堿對鋅離子穩定性的彩嘀使鋅離子較好地穩定在水溶液中,一個(gè)共聚物陰離循環(huán)水中鈣加堿是衡量配方在高硬高堿水質(zhì)子可以與多個(gè)鋅離子螯合。共聚物中所含基團酸性下,能否高濃縮倍數運行的一個(gè)重要指標除考慮阻越強對鋅離子的穩定作用也越好。但只有在共聚物垢因素外,對一些含腐蝕離子較多的水質(zhì),還要顧及濃度達到一定值時(shí),才能對鋅離子有比較好的穩定緩蝕,鋅離子的加入是增加配方緩蝕效果的一種最作用,達到臨界值以后,作用增強趨于緩慢。有效的方法。鈣加堿對鋅離子穩定性的影響見(jiàn)圖42.2水質(zhì)條件對Zn穩定性的影響2.21Ca2濃度對Zn2穩定性的影響因為補水水質(zhì)和濃縮倍數不同,循環(huán)冷卻水中的鈣離子濃度也存在較大差異,圖2是鈣離子濃度對鋅離子穩定性的影響。a質(zhì)量濃度+堿度{mg實(shí)驗條件:n2質(zhì)量濃度為5mg/L,ZF322質(zhì)量濃度為30mg圖4鈣加堿對鋅離子穩定性的影響020040060080010001200140016001800由圖4可知,鈣加堿對循環(huán)水中鋅離子的穩定實(shí)驗條件:藏度為250my1,質(zhì)量濃度為5m1,2h性影響較大,隨著(zhù)鈣加堿的不斷升高鋅離子的穩定率下降比較快量濃度為30mgL,pH為90224Fe≯濃度對Zn2穩定性的影響圖2鈣離子濃度對鋅離子穩定性的影響循環(huán)水經(jīng)過(guò)長(cháng)期運行,其中含有腐蝕產(chǎn)物Fe由圖2可以看出,鈣離子濃度對鋅離子穩定性圖5是Fe濃度對zm2穩定性的影響。中國煤化工42CNMHG工業(yè)水處理2004-01,24(1)秦會(huì )敏,等:循環(huán)水中鋅離子穩定性的研究02a4060s101214161820鐵離子質(zhì)量濃度mgL實(shí)驗條件:zF322質(zhì)量濃度為30mgL,堿度為250mg/1,Zn2實(shí)驗條件:zF322質(zhì)量濃度為30mgL堿度為250mg/L,Zm質(zhì)量量濃度為5mg/LCa質(zhì)量濃度為500mgL,不調pH濃度為5mg/,Ca質(zhì)量濃度為250mgL,恒溫時(shí)間為2h圖5Feb對Zn3離子穩定性的影響圖6不同pH時(shí)循環(huán)水中鐘離子的穩定性由圖5可知,Fe濃度對2n2穩定性的影響非常右,水中可溶性鋅離子濃度下降為0,鋅離子穩定率大,幾近直線(xiàn)下降。當Fe質(zhì)量濃度為15mg/時(shí)也是0;加入共聚物ZF322后,鋅離子穩定率基本上水中Zm2已經(jīng)完全沉積,m2質(zhì)量濃度達到0以后,是一條直線(xiàn),不隨pH的升高而降低,因此,可以看隨著(zhù)F濃度的增大,zm的濃度又成逐漸增大的趨出,不加藥時(shí),pH對鐸離子穩定率的影響很大,而加勢,其原因可能是隨著(zhù)Fe-濃度的增大,-水解生ZF322后鋅離子穩定性比較好受pH值影響較成的H改變了水的pH值,使pH下降,以至于溶液小。中可以存在較多的zm2,m2濃度又呈逐漸增大的趨3結論勢。其水解方程式如下(1)磺酸鹽共聚物ZF322對鋅離子的穩定性存Fe+3H20 -> Fe(OH)+ 3H在著(zhù)臨界值效應,只有當用量達到一定濃度時(shí),才能225正磷對Zn2穩定性的影響對鋅離子有較好的穩定效果,但用量并不是越多越單純使用鋅鹽做緩蝕劑時(shí),其成膜不耐久,因好阻垢劑用量達到一定值后再增加用量并不能對此,鋅鹽一般要和聚磷酸鹽、有機磷酸鹽等復配使鋅離子的穩定性產(chǎn)生大的改善。用,而聚磷酸鹽和有機磷酸鹽有水解生成正磷傾向,(2)水質(zhì)條件對鋅離子的穩定性有較大影響特正磷對循環(huán)水中Zn2穩定性的影響見(jiàn)表1。別是三價(jià)鐵離子,使循環(huán)水中鋅離子的穩定性大大降低。另外,鈣離子濃度、堿度的增加都會(huì )降低鋅離表1正磷濃度對鋅離子穩定性的影響子的穩定性。正磷質(zhì)量濃度/(mgL)Zn2質(zhì)量濃度/(mg“L4)穩鋅率/%3)低劑量的正磷增強鋅離子的穩定性。H值對鋅離子穩定性影響很大,但加入藥劑后影響比較小645651[參考文獻]54[]中國石油化工總公司生產(chǎn)部、發(fā)展部冷卻水分析和試驗方法〔M].第2版北京:中國石油化工出版社,1993.38-40,379-382[2]龍荷云循環(huán)冷卻水處理[M]南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,1991343[3]周本省工業(yè)冷卻水系統中金屬的腐蝕與防護[M北京:化學(xué)工實(shí)驗條件:ZF322藥劑質(zhì)量濃度為30mg/L,堿度為250mg/1L,Zn業(yè)出版社,1993.62-64質(zhì)量濃度為5mg/1L,Ca2質(zhì)量濃度為250mg/L,pH為9[4]張蔚恒,等.鋅鹽在常用共聚物分散劑中穩定性的研究[J凈水技術(shù),2000,18(1):17-從表1可見(jiàn),低劑量的正磷加入反而使Zm2的穩定率有一定的提高,這一機理有待研究。226pH的影響[作者簡(jiǎn)介]秦會(huì )敏(1972-),1995年畢業(yè)于丙安交通大學(xué),現從事水處理技術(shù)工作,工程師。聯(lián)系電話(huà):010-69343115從圖6看,不加磺酸鹽共聚物ZF322時(shí),隨著(zhù)H值的升高,鋅離子沉積越來(lái)越多,到pH為8.5左[TH中國煤化工CNMHG